[发明专利]交通灯控制方法

说明书

原申请发明专利名称：车流量检测系统及交通灯控制方法 

原申请号：201010208426.8 

原申请日：2010年6月24日 

技术领域

本发明涉及一种交通灯控制方法，具体而言是利用车流量信息动态控制交通灯的方法。 

背景技术

经济高速增长造成各城市汽车拥有量的增长远远超过了我国城市交通道路建设速度，从而引发城市交通拥堵加剧、交通事故上升、环境污染加重等一系列问题。目前，传统的定时交通灯控制方法根本无法应对城市交通中巨大且复杂的随机情况，主要原因如下： 

(1)缺乏充足的车流量信息 

车流量的检测是实现交通灯动态控制的基础，传统的车流量检测方法主要包括地磁线圈、视频传感器、超声和红外传感器等。地磁线圈埋设于路面下以检测过往车辆，存在很多缺点，如线圈体积庞大、线圈的铺设会对路面造成严重破坏、线圈寿命短、维护成本高、安装和维护均会影响交通正常运行等，因此通常在修路时提前安装于关键路口，无法大面积推广使用；视频摄像头能获得较高精度，但系统成本很高、受环境光线等因素影响大、稳定性差等；而超声和红外传感器需要部署于道路上方，影响城市美观，而且功耗较大，适用于车速比较稳定情况，检测精度较低。 

(2)局限于传统的信号配时方案 

目前常见的交通灯控制主要有固定时间以及预定义时间两种控制方法，固定时间的交通灯控制方法采用周期固定的时延控制交通灯，而预定义时间控制是根据事先的调查或实时自动检测，在了解变化规律和实时状态的基础上选择不同时段不同交通灯时延的控制方法，虽然比固定时间的控制方法有所改进，但是交通系统是一个随机性很大的非线性系统，任何时刻都可能出现车流量大的车道绿灯时间短，而车流量小的车道绿灯时间长的情况，即“多等少”、“有等无”现象。 

而现有技术中，采用车流量控制交通灯的方法主要是在关键路口进行检测，但由于上述诸多问题无法大面积推广使用。 

发明内容

本发明的目的是提供一种利用n/2个信息采集节点检测车流量以及一个汇聚节点根据检测到的车流量动态地控制交通灯的无线网络系统，其中n为交叉口道路的车道总数(一般为偶数)。本发明的最终目的是提高交叉口道路的通行效率和减少各方向车辆的平均等待时间。 

本发明解决三个关键问题：一是解决传统道路车流量检测存在的线圈体积庞大、成本高、铺设或维护对路面破坏严重、线圈寿命短、系统稳定性差、无法推广使用的问题；二是解决传统的定时交通灯控制方案中无法最大化地利用道路的缺点；三是解决本无线网络系统中信息采集节点的能量供给问题。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下： 

一种车流量检测系统与交通灯控制方法，包括以下步骤： 

1)该系统包含多个信息采集节点和一个汇聚节点，信息采集节点包括AMR传感器、信号处理单元、单片机模块、射频模块、电源模块以及保护罩等组成，而汇聚节点包括单片机以及射频模块。 

2)设计交通相位集：所述交叉口有东(E)、南(S)、西(W)、北(N)四个方向，可将交叉口方向表示为η∈{E，S，W，N}；由于我国向右行驶时不受限制，可以将一个周期的交通灯的序列分为红灯(R)、黄灯(Y)、前行绿灯(F)、左转绿灯(L)，表示为θ∈{R，Y，F，L}；将一个交通灯周期内车辆行驶方向分为四个相位，分别是东至西，西至东(A)；西至北，东至南(B)；南至北，北至南(C)，北至东，南至西(D)，表示为ε∈{A，B，C，D}。 

3)布设无线网络中的信息采集节点和信息汇聚节点：将信息采集节点安置于交叉口车辆通行的各车道中间，包括东、南、西、北四个方向，每个方向的采集节点数目共n个，n为车道数，则第i个车道方向的第j个采集节点表示为 i∈{E，S，W，N}，1≤j≤N；而汇聚节点与交叉口交通灯控制器相连，汇聚节点将向各个采集节点发送开始采集命令(BS)和结束采集并发送车流量报告命令(ESR)命令，表示为β∈{BS，ESR}；并且汇聚节点在不同的相位使不同方向的信息采集节点开始工作或进入休眠状态，如表1。 

表1